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PATENTANSPRÜCHE
1. Transportfahrzeug mit beweglich aufgehängten Gummirädern, insbesondere für den Einsatz in vollprofilgebohrten Tunnels mit annähernd teilkreisförmigem Boden, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (6, 10) an der einen Seite und die Räder (6, 10) an der anderen Seite des Fahrzeuges in je einer zur Fahrzeug-Mittelebene schräggestellten Ebene liegen, welche Ebenen sich oberhalb der Räder schneiden, und dass die Räder in diesen Ebenen gegenüber dem Fahrzeugaufbau auf- und abbewegbar sind.
2. Transportfahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Fahr zeugaufbau von Gummirädern auf längsverlaufenden, verschwenkbaren Armen (12) getragen ist und wobei die Fahrzeughöhe mittels hydraulischer Zylinder (14) geregelt werden kann, welche zwischen den Armen (12) und dem Fahrzeugrahmen (1, 7) montiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (13) der Arme (12) am Rahmen gelagert sind und die nach der Aussenseite gerichteten Enden der Schwenkachsen höher liegen als die nach der Mitte des Fahrzeuges gerichteten Enden der Schwenkachsen (13), derart dass die Räder (16, 10) bei Abwärtsbewegung der Arme (12) gegenüber dem Rahmen (1, 7) gleichzeitig auswärts im Sinn einer grösseren Spurbreite bewegt werden.
3. Transportfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug in zwei Teile (1, 7) unterteilt ist, die um eine lotrechte Achse gelenkig verbunden sind, und dass die Räder (6, 10) annähernd symmetrisch zur erwähnten Achse vorgesehen sind.
4. Transportfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Radzylinder (14) einer Fahrzeughälfte (1) in einer Gruppe parallel geschaltet sind, und dass die Radzylinder (14) der rechten Seite der anderen Fahrzeughälfte in einer und die Radzylinder (14) der linken Seite der anderen Fahrzeughälfte in einer anderen Gruppe parallel geschaltet sind, wobei jede Gruppe ein Manövrierventil (27, 28, 29) aufweist, damit jede Gruppe separat in der Höhe geregelt werden kann.
Die Erfindung betrifft ein Transportfahrzeug mit beweglich aufgehängten Gummirädern, insbesondere für den Einsatz in vollprofilgebohrten Tunnels mit annähernd teilkreisförmigem Boden.
Vor allem für kleinere Tunnels, ab etwa 3m Durchmes ser, hat das Ausbohren des gesamten Tunnelquerschnitts statt konventionellem Aussprengen grosses Interesse gewonnen. Das Verfahren hat eine Menge wesentlicher Vorteile. Es wird ein gleichmässiger kreisrunder Querschnitt mit geringen Strömungsverlusten erzielt, so dass wasserführende Tunnels mit geringerem Querschnitt errichtet werden können. Riss-Schäden an existierenden Gebäuden wegen Schiessen werden vermieden. Der Tunnel kann leichter dicht gemacht werden, damit man Grundwasserabsenkung usw.
vermeidet.
Während die Bohrmaschinen an sich für Vollprofilbetrieb heute gut entwickelt sind, schafft der Transport der ausgebohrten Massen aus dem Tunnel grosse Probleme.
Bei einer Steigung über 20 können die Massen mit Wasser hinuntergeschwemmt werden. Bandförderer sind bei kurzen Tunnels denkbar, sind aber ungeschmeidig und sehr kostspielig für längere Tunnels. Oft sind grosse Werkstoffmengen und Ausrüstung zu transportieren, u.a. zum Abdichten eventueller Wasserleckagen. Heute werden in der Regel Schienengeleise mit Wagen und Lokomotive eingesetzt. Das setzt eine mässige Steigung bzw. einen mässigen Abfall des Tunnels voraus. Oft wäre es zweckmässiger, dass der Tunnel mit einer grösseren Steigung als die Reibung der Lokomotive gegen die Eisenschienen erlaubt, errichtet wird, aber dazu hatte man bisher keine zweckmässige Förde rungsmöglichkeit.
Bei langen Tunnels muss ein leerer Zug an einem vollbeladenen Zug im Tunnel vorbeifahren können. Ein Verfahren umfasst das Aussprengen von Ausweichestellen. Das ist kostspielig und zeitraubend, u.a. muss das Hochspannungskabel zur Tunnelbohrmaschine vor dem Schiessen entfernt werden. Man könnte auch in der ganzen Strecke Doppelgeleise legen. Auch das wird aber natürlich sehr kostspielig, u.a. weil die Schienen zum Erzielen der hinreichenden Breite angehoben werden müssen, was wiederum den Einsatz von hohen und kostspieligen Schwellen mit sich führt.
Eine andere Methode wäre, dass ein einfaches Schienengeleise gewählt wird, wobei das Ausweichen mittels einer versetzbaren Weiche erfolgt, wobei die Wagen auf eine höhere Ebene gefahren werden, damit genügend Raum in der Breite ist. Diese Methode ist kostspielig und zeitraubend und fordert ausserdem kleine Wagen im Verhältnis zum Tunneldurchmesser. Das bedeutet wieder lange und schwere Weichen, die verschoben werden müssen.
Die Tunneloberfläche an sich wird nach dem Bohren eben und glatt. Sie eignet sich somit ausgezeichnet als Fahrbahn für Gummireifen. Bisher konnte dies in derartigen kleinen Tunnels nicht in grösserem Ausmass erfolgen, weil man kein Fahrzeug mit zufriedenstellenden Fahreigenschaften und genügender Leistung und auch keine Ausweichestellen im Tunnel hatte. Es ist somit ein grosser Bedarf nach einer neuen und besseren Technik.
Die Steuerung ist ein besonderes Problem beim Fahren direkt auf der krummen Tunneloberfläche. Die Fahrzeuge müssen hin und her fahren können, ohne zu wenden und mit genügender Geschwindigkeit. Im praktischen Fall erweist es sich, dass die Fahrzeuge dazu neigen zur Seite zu fahren, was leicht zum Umkippen führen kann, besonders wenn die hinteren Räder steuern. Die Wagen müssen ja verhältnismässig schmal sein, damit zwei Wagen aneinander vorbeifahren können. Für eine hinreichende Gewähr gegen Umkippen muss die Spurweite möglichst gross sein.
Zur Erzielung eines gleichmässigen Gummiverschleisses soll die Fahrbahn der Räder annähernd winkelrecht zur Auflagefläche des Gesteins stehen. Das bedeutet, dass die Räder schräg stehen sollen.
Schutt von der Tunnelbohrmaschine und Entfall von der Hinausförderung sammeln sich mit Wasser im Mittelgang.
Zur Herabsetzung des Reifenverschleisses und Rollwiderstandes beim Fahren in diesem Schutt ist eine grosse Spurweite der Räder ebenfalls sehr vorteilhaft. Ferner ist ein grosses freies Spiel wünschenswert, damit man an heruntergefallenen Felsblöcken vorbeikommen kann.
Damit in derartigen kleinen Tunnelabschnitten eine hinreichende Tragfähigkeit erzielt werden kann, muss das Fahrzeug viele und kleine Räder aufweisen. Es ist dabei wichtig, dass die Belastung gleichmässig auf die Räder verteilt wird und dass die Räder, u.a. beim Fahren in Kurven, gegenüber dem Ladebehälter in unterschiedlichen Höhenebenen eingestellt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Transportfahrzeuges, welches insbesondere für den Einsatz in vollprofilgebohrten Tunnels geeignet ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Transportfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Räder an der einen Seite und die Räder an der an- deren Seite des Fahrzeuges in je einer zur Fahrzeug-Mittelebene schräggestellten Ebene liegen, welche Ebenen sich oberhalb der Räder schneiden, und dass die Räder in die
sen Ebenen gegenüber dem Fahrzeugaufbau auf- und abbewegbar sind.
Zweckmässige Weiterausgestaltungen des erfindungsgemässen Transportfahrzeuges sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Fahrzeuge in Seitenansicht.
Fig. 2 zeigt die Einzelheiten eines Tragrades mit Aufhängung.
Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Tunnel mit dem Fahrzeug in Vorderansicht in normaler Transportlage gesehen und
Fig. 4 zeigt das Gleiche bei Begegnung zweier Fahrzeuge auf einer Rampe.
Fig. 5 ist ein Längsschnitt der Begegnung in Seitenansicht und
Fig. 6 zeigt dieselbe Situation in Draufsicht.
Fig. 7 ist ein hydraulisches Schaltbild der Radaufhängungen.
Das Fahrzeug laut Fig. 1 ist in zwei Teile unterteilt mit einem vorderen Fahrzeugteil 1 mit Motor 2, einem Lenkerplatz 3, der für die Retourfahrt 1800 verschwenkbar ist, einem Ladebehälter 4 mit Entleerungsluken 5 und Drehgestellrädern 6. Der hintere Fahrzeugteil 7 ist mittels hydraulischer Steuerzylinder 9 um eine lotrechte Achse 8 gegenüber dem vorderen Fahrzeugteil verschwenkbar. Auch der hintere Fahrzeugteil weist einen Ladebehälter, Entleerungsluken und Drehgestellräder 10 auf.
Jede Radeinheit gemäss Fig. 2 besteht aus einem Gummirad 11, das an einem um die Achse 13 schwenkbar am Fahrzeug gelagerten Radarm 12 gelagert ist. Die Winkeleinstellung des Radarmes und damit die Höhenebene des Fahrzeuges sind mittels eines hydraulischen Zylinders 14 regelbar. Der Zylinder 14 ist mittels eines Bolzens 15 am Fahrzeugrahmen befestigt. Die Radnaben 16 können entweder freilaufend sein oder einen Antrieb aufweisen, vorzugsweise in der Form von hydraulischen Triebmotoren in einer Anzahl die sich nach den Steigungsverhältnissen für die das Fahrzeug gebaut ist richten.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Tunnel 17 mit dem Fahrzeug in normaler Transportlage. Die schräggestellten Räder 18 und 19 bilden eine grosse Spurweite mit grosser Stabilität und Raum für ggf. heruntergefallenen Steinen 20 zwischen den Rädern.
Fig. 4 zeigt die Begegnung auf der Fahrrampe 21. Die Räder sind hier hinauf- und eingezogen derart, dass die verhältnismässig grossen Ladebehälter in dem verhältnismässig engen Tunnel an einander vorbeifahren können.
Die Figuren 5 und 6 zeigen Längsschnitte der Begegnung. Die Fahrrampe weist Schrägen 22 und 23 auf, welche die Fahrzeuge in die Diameterebene des Tunnels hinaufbringen, wo die Breite am grössten ist.
Fig. 7 zeigt das hydraulische Schaltbild für das Räder system. Vom Öltank 24 liefert die Hydraulikpumpe 25 Drucköl zur Höhenmanövrierung des Fahrzeuges. Das Si cherheitsventil 26 begrenzt den Höchstdruck. Mit dem Ma növrierventil 27 können die Räder 6 der vorderen Fahrzeughälfte betätigt werden, während das Ventil 28 das rechte Rad 18 und das Ventil 29 das linke Rad 19 am hin teren Fahrzeugteil betätigen.
Normal stehen die Ventile 27, 28 und 29 in der darge stellten Lage und das Öl von der Pumpe strömt frei durch und zum Tank zurück. Wenn es nun erwünscht ist, das
Fahrzeug vorn anzuheben, wird das Manövrierventil 27 nach rechts geführt. Drucköl wird somit zur Oberseite der
4 parallelgeschalteten Zylinder am vorderen Fahrzeugteil geleitet, die Räder werden hinabgedrückt und die Vorderseite des Fahrzeuges wird angehoben. In der gleichen Weise können die linke und rechte Seite des Fahrzeughinterteils manövriert werden. Bei den Ventilen in der dargestellten Neutrallage wird das Öl an der Oberseite der Zylinder eingeschlossen und das Fahrzeug behält seine eingestellte Höhenlage. Weil aber das Öl frei zwischen den Zylindern in jedem Kreis strömen kann, können die Räder in jeder Gruppe unterschiedliche Höhenlagen, abhängig von der Unterlage und mit annähernd gleichem Raddruck einnehmen.
Wenn ein Absenken des Fahrzeuges erwünscht ist, werden die Manövrierventile nach links geführt, wobei die Zylinder verkürzt werden.
Weil das Ganze in 3 getrennte Gruppen aufgeteilt ist, erhält das Fahrzeug völlige Stabilität mit einer 3-Punktauflagerung entsprechend eines 4-Radfahrzeuges mit einer in der Mitte pendelnden Achse. Wenn eines der vorderen Räder über einen heruntergefallenen Stein fährt, strömt Öl aus dem entsprechenden Zylinder in die übrigen 3 Zylinder, und der Höhenausschlag am Fahrzeug selbst wird nur · desjenigen des Rades. Das ergibt ein angenehmes Fahren.
Zur weiteren Dämpfung der Erschütterungen und Beanspruchungen einer unebenen Unterlage kann jeder Kreis mit einem hydraulischen Akkumulator 30 ausgerüstet werden.
Bei den hinteren Rädern wird der Ausschlag grösser, weil hier nur zwei parallelgeschaltete Zylinder in jedem Kreis vorgesehen sind. Das Fahrzeug wird jedoch nur an der Seite wo ein Stein überfahren werden muss angehoben, d.h. dass es etwas zur anderen Seite krängt. Bei diesem Schaltbild wird die Seitenstabilität des Fahrzeuges somit von den hinteren Rädern aus gesteuert, und der vordere Fahrzeugteil kann frei teilnehmen, indem das Öl zwischen den unterschiedlichen Zylindern am vorderen Fahrzeugteil strömt. Ein wertvolles Merkmal ist, dass man derart den vorderen und hinteren Fahrzeugabschnitt starr zusammenkuppeln kann, wobei nur um die lotrechte Achse verschwenkt wird. Man erspart sich somit eine waagerechte Lagerung in der Längsrichtung des Fahrzeuges. Trotzdem folgen sämtliche Räder eventuellen Unebenheiten in der Fahrbahn.
Durch Umtauschen, derart, dass die rechte und linke Seite der vorderen Fahrzeughälfte je einen getrennten Kreis afweist und die Zylinder des hinteren Fahrzeugabschnittes einen gemeinsamen Kreis aufweisen, kann man eine bessere Stabilität für einen leeren Wagen erzielen, insbesondere wenn die Motoreinheit sehr schwer und weit vor den Rädern angebracht ist. Dabei wird der Fahrkomfort etwas schlechter. Ein derartiges Umschalten von leerem zu voll beladenem Wagen kann einschlägig sein, damit bei den grössten Kurven eine höchste Stabilität gewährt ist.
Das System beschränkt sich nicht auf Fahrzeuge mit 8 Rädern. Bei kleinen Fahrzeugen können nur 4 Räder wün schenswert sein und es existiert einen Entwurf für ein grös seres Modell mit 16 Rädern, d.h. 4 in jeder Gruppe.
Anstatt einem Zylinder für jeden Radarm, kann man einen Zylinder 2 Räder betätigen lassen, wobei ein Rad arm nach vorn und einer nach hinten weist, wobei der Zy linder zwischen Halterungen an beiden Armen befestigt wird. Mit einem Zylinder an jedem Arm besteht der Vor teil grösserer Sicherheit bei einer eventuellen Punktierung, bei beschädigtem Zylinder oder beschädigter Schlauchzu fuhr u.s.w., weil das entsprechende Rad rasch entlastet und ausgeschaltet werden kann, worauf der Wagen zur Repara tur aus dem Tunnel gefahren wird. Ein anderer Vorteil ist, dass die Räder in jeder Gruppe enger aneinander stehen können, was bei vielen Rädern ein Vorteil ist, und dass wesentlich geringere Variationen in der Länge der Moment arme über des gesamten Verschwenkungssektor des Radarmes mit einem Zylinder je Rad erzielt werden.
Zur Erleichterung des Vorbeifahrens kann das erste Fahrzeug, z.B. das voll beladene Fahrzeug am Weg hinaus, wobei die Wagenseite zur Mittellinie des Tunnels etwas mehr als die Aussenseite abgesenkt wird. Wenn dieses Fahrzeug auf die Rampe gefahren ist, wird die Aussenseite abgesenkt, wobei sich das beladene Fahrzeug eng an die Tunnelwand legt. Damit wird mehr Raum frei, wenn das leere Retourfahrzeug vorbeifährt. Durch Einwärtsknicken der Rahmen und Bodenecken der Ladebehälter, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, können Wagen mit grossem Ladevolumen eingesetzt werden, auch wenn Vorbeifahren in kleinen Tunnels ohne ausgesprengten Nischen erforderlich ist.
Das Erzielen sicheren Lenkens auf einer gekrümmten Fahrbahn schafft besondere Probleme. Praktische Proben erweisen, dass übliche Fahrzeuge leicht dazu neigen auf der Seite der Tunnelwand hinaufzufahren, was bei hoher Fahrgeschwindigkeit leicht zum Umkippen führen kann. Dies gilt insbesondere bei Fahrzeugen, die in beiden Richtungen mit voller Geschwindigkeit fahren müssen.
Dies ist derart gelöst, dass die Räder symmetrisch mit annähernd gleichem Abstand von der lotrechten Schwenkachse vorgesehen sind. Derart wird die hintere Rädergruppe in beiden Fahrtrichtungen und bei allen Schwenkradien in der Spur der vorderen Rädergruppe fahren. Bei grosser Spurbreite der Räder in normaler Fahrlage, stabiler Servosteuerung mit grosser Übersetzung zwischen Steuerrad und Steuerzylinder und grossem Abstand zwischen der vorderen und hinteren Rädergruppe wird gute Steuerkontrolle und gute Sicherung gegen Umkippen erzielt.